L’expérience GBAR propose de mesurer, au CERN, l’accélération de la pesanteur terrestre sur l’antimatière grâce à des atomes froids (neV) d’antihydrogène soumis à une chute libre. Ceux-ci sont obtenus en refroidissant d’abord des ions positifs d’antihydrogène, obtenus grâce à deux réactions consécutives se produisant lors de la collision d’un faisceau d’antiprotons avec un nuage dense de positronium.Le travail de thèse porte sur l'étude de ces réactions dans le but d’optimiser la production des ions d’antihydrogène. Pour cela, les sections efficaces des deux réactions ont été calculées dans le cadre d’un modèle de théorie des perturbations (Continuum Distorted Wave – Final State) pour des antiprotons ayant une énergie comprise entre 0 et 30 keV ; différents états excités du positronium ont été examinés. Ces sections efficaces ont ensuite été intégrées à une simulation de la zone d’interaction entre positronium et antiprotons afin de définir les paramètres expérimentaux optimaux pour GBAR. Les résultats suggèrent d’utiliser les états 2P, 3D ou, dans une moindre mesure, 1S du positronium, respectivement pour des antiprotons de 2, moins de 1 ou 6 keV. L’importance de compresser les impulsions temporelles d’antiprotons est soulignée ; le positronium devra être confiné dans un tube de 20 mm de long pour 1 mm de diamètre.Un laser en impulsion à 410 nm permettant d’exciter la transition à deux photons vers l’état 3D du positronium avait déjà été proposé. Son principe repose sur le doublage en fréquence d’un laser titane-saphir à 820 nm. Le dernier volet de la thèse fut dédié à la réalisation de ce laser, qui délivre des impulsions courtes (9 ns) de 4 mJ à 820 nm. / The future CERN experiment called GBAR intends to measure the gravitational acceleration of antimatter on Earth using cold (neV) antihydrogen atoms undergoing a free fall. The experiment scheme first needs to cool antihydrogen positive ions, obtained thanks to two consecutive reactions occurring when an antiproton beam collides with a dense positronium cloud.The present thesis studies these two reactions in order to optimise the production of the anti-ions. The total cross sections of both reactions have been computed in the framework of a perturbation theory model (Continuum Distorted Wave – Final State), in the range 0 to 30 keV antiproton kinetic energy; several excited states of positronium have been investigated. These cross sections have then been integrated to a simulation of the interaction zone where antiprotons collide with positronium; the aim is to find the optimal experimental parameters for GBAR. The results suggest that the 2P, 3D or, to a lower extend, 1S states of positronium should be used, respectively with 2, less than 1 or 6 keV antiprotons. The importance of using short pulses of antiprotons has been underlined; the positronium will have to be confined in a tube of 20 mm length and 1 mm diameter.In the prospect of exciting the 1S-3D two-photon transition in positronium at 410 nm, a pulsed laser system had already been designed. It consists in the frequency doubling of an 820 nm pulsed titanium-sapphire laser. The last part of the thesis has been dedicated to the realisation of this laser system, which delivers short pulses (9 ns) of 4 mJ energy at 820 nm.

Abstract available through Circulation.

A micromorfologia é a ciência que permite estudar o solo e seus componentes em amostras indeformadas em uma escala microscópica permitindo identificar feições relacionados a sua formação e processos atuantes que podem ser aplicadas em estudos de gênese, física, mineralogia, microbiologia do solo, entre outros. Para que isso seja possível é necessário formar um material rígido o suficiente para ser laminado a partir de amostras indeformadas de solo, através do processo de impregnação de solo. No entanto, para esse procedimento são utilizados atualmente, resinas plásticas (e.g. poliéster e epóxi), e dentre elas a resina poliéster, pode ser consideradas tóxica à saúde humana devido a presença do monômero de estireno na composição, além disso há o risco de danos ao meio ambiente devido a produção de resíduos oriundos de materiais tóxicos. No Brasil, por exemplo, há poucos laboratórios que realizam o processo de impregnação de amostras de solos para análises micromorfológicas, provavelmente, devido a toxicidade dos reagentes. Diante da importância da técnica para a Ciência do Solo, torna-se fundamental buscar alternativas para a técnica de micromorfologia do solo, que sejam economicamente viáveis, e que assegurem a segurança de atividades que envolvam substâncias e produtos químicos, visando garantir a proteção da saúde, da vida e das condições normais do ambiente, contribuindo para um desenvolvimento sustentável sem comprometer a qualidade do produto final. Assim, o presente trabalho teve como objetivo eliminar ou substituir a utilização do monômero de estireno no processo de impregnação de solos por substâncias similares menos tóxicas ao manuseio e avaliar o uso de soluções de resina poliéster e soluções de resina epóxi com diferentes diluentes (estireno, acetona e álcool) no processo de impregnação de amostras de solo (argiloso, textura média e arenoso). Para isso, foram utilizadas 2 tipos de resinas: resina poliéster Arazyn 1.0#00, resina poliéster Arazyn 1.0#0.8 e resina Epóxi Epoxiglass 1504; e diferentes solventes, sendo estes: o monômero de estireno, acetona P.A e álcool etílico absoluto (99,5%). Os tratamentos foram avaliados tanto para confecção de blocos quanto na fabricação de lâminas delgadas. Além disso, avaliação da qualidade da impregnação na confecção dos blocos de solo foi feita a partir dos parâmetros: odor, cor, volume de material gasto, solubilidade do pigmento, polimerização e secagem, corte, número de reimpregnações e custos dos reagentes. Também foi verificado na qualidade final do produto, a quantidade de poros não impregnados e uma avaliação qualitativa das lâminas. Verificou-se que a resina poliéster arazyn 1.0#08 tendo a acetona como solvente apresentou resultados satisfatórios na impregnação de solos, na confecção de blocos polidos e lâminas delgadas, para ambos os tipos de solo estudados. Porém, não foi capaz de substituir totalmente o estireno, contudo promove uma redução significativa do uso do estireno devido a possibilidade de substituição por acetona. Por outro lado, o tratamento com resina epóxi apresenta grande limitação da qualidade das lâminas delgadas não sendo obtidos resultados satisfatórios no produto final. No entanto, pode ser considerado uma alternativa para trabalhos que analisam apenas blocos polidos, uma vez que apresentou resultados positivos, em todas as texturas de solo que foram impregnadas. / Micromorphology uses optical microscopy and associated techniques to study soil\'s components at the microscopic scale for undisturbed samples. This technique allows identification of features related to soil processes and formation that can be applied to soil\'s genesis, physics, mineralogy, microbiology, among others. To perform these analysis, it is commonly used rigid materials to produce thin sections from undisturbed soil samples by the soil impregnation process. However, the plastic resins (e.g., polyester resin) containing the styrene monomer is considered toxic for human health. In addition, the wastes production from toxic materials may pose environmental risks. In Brazil, for instance, there are few laboratories performing the impregnation process of soil samples for micromorphological analysis, probably because of the reagents toxicity. Thus, given the importance of micromorphology for Soil Science, it is critical to seek other alternatives for soil micromorphology analysis. These alternatives must be economically feasible, chemically safe, non-hazardous for human health, attending environmental compliances, and contributing to sustainable development without compromising the product quality. Consequently, our work aimed to eliminate or replace the use of styrene monomer in the soil impregnation process by similar substances less toxic to the handling and evaluate the use of polyester resin solutions and epoxy resin solutions with different diluents (styrene, acetone and alcohol) in the impregnation process of soil samples (clayey, medium and sandy texture). We conducted an investigation using two resins, as follows: Arazyn 1.0 # 00 polyester resin, Arazyn 1.0 polyester resin # 0.8 and Epoxy resin Epoxiglass 1504; and the following solvents: styrene monomer, acetone and absolute ethyl alcohol (99.5%). We evaluated both blocks confection and thin sections manufacture. We also assessed the impregnation quality during soil blocks preparation based on the following parameters: odor, color, amount of material spent, pigment solubility, polymerization and drying, cutting, number of reimpregnations, and reagent costs. Within the product quality we also evaluate the non-impregnated pores quantities besides a qualitative evaluation of the thin sections. We found the polyester resin Arazyn 1.0 # 08 (containing acetone as a solvent) had satisfactory results in the impregnation of soil samples for both block soils and thin sections using the three soil texture types. Even though this treatment significantly decreased the use of styrene due to the potential substitution for acetone, we were unable to completely replace the styrene. On the other hand, the epoxy resin demonstrated limitations regarding the thin section quality, so that the results were not satisfactory for the final product. The epoxy resin can be considered a good alternative for analyzing soil blocks solely, since it presented positive results for the three impregnated soil textures.

L'hadronthérapie consiste en l'utilisation des particules lourdes dans le but de soigner certains cancers inopérables et/ou résistants aux radiothérapies conventionnelles.. L'objectif est de déposer la dose nécessaire dans la tumeur afin de la stériliser, tout en limitant le dépôt de dose dans les tissus sains environnants. Le dépôt de dose est dû en grande partie à l'ionisation de la cible directement par le faisceau incident, mais aussi dans une moindre mesure aux fragments produits par les interactions nucléaires entre les noyaux des projectiles et les noyaux des atomes de la cible. Ces processus nucléaires et leur contribution à la délocalisation de la distribution volumique du dépôt de dose sont difficilement quantifiables du fait de la mauvaise connaissance de leurs sections efficaces aux énergies utilisées en hadronthérapie. Le sujet principal de la thèse est de développer une méthodologie pour la quantification des incertitudes sur la dose effectivement délivrée, étant données les conditions d'irradiation. Ce travail s'est articulé autour de deux axes : une approche phénoménologique et une approche expérimentale. L'approche phénoménologique a consisté en une étude bibliographique et une compilation des données expérimentales existantes, suite auxquelles le modèle empirique développé par Sihver et al. a été amélioré, permettant ainsi une meilleure description des sections efficaces de réaction totales et différentielles noyau-noyau pour un nombre de masse inférieur à 26. L'approche expérimentale a consisté en deux prises de données: tout d'abord la mesure du profil des émetteurs β+ dans une cible d'eau irradiée par des ions carbone en utilisant la technique de tomographie à émission de positons au GANIL , puis la mesure de profils transversaux et longitudinaux de dépôt de dose dans des cible de graphite et de PMMA irradiées par des protons au PSI. Une méthode d'analyse de données consistant à comparer les prédictions des simulations Monte Carlo aux mesures physiques a été ensuite développée.

<p>Two new methods for calculating the double differential scattering cross-section (DDSCS) in electron energy loss spectroscopy (EELS) have been developed, allowing for simulations of sample geometries which have been unavailable to earlier methods of calculation. The new methods concerns the calculations of the <em>thickness function</em> of the DDSCS. Earlier programs have used an analytic approximation of a sum over the lattice vectors of the sample that is valid for samples with parallel entrance and exit surfaces.The first of the new methods carries out the sum explicitly, first identifying the unit cells illuminated by the electron beam, which are the ones needed to be summed over. The second uses an approach with Fourier transforms, yielding a final expression containing the <em>shape amplitude</em>, the Fourier transform of the <em>shape function</em> defining the shape of the electron beam inside the sample. Approximating the shape with a polyhedron, one can quickly calculate the shape amplitude as sums over it’s faces and edges. The first method gives fast calculations for small samples or beams, when the number of illuminated unit cells is small. The second is more efficient in the case of large beams or samples, as the number of faces and edges of the polyhedron used in the calculation of the shape amplitude does not need to be increased much for large beams. A simulation of the DDSCS for magnetite has been performed, yielding diffraction patterns for the L₃ edge of the three Fe atoms in its basis.</p>

Thesis (M.Eng.)--Memorial University of Newfoundland, 2005. / Bibliography: leaves 110-113.

Les spectres énergétiques (sections efficaces doublement différentielles) de production de protons, deutons, tritons et particules alpha induite par des neutrons rapides sur 209Bi et natU sont présentées pour plusieurs énergies de neutrons incidents comprises entre 25 et 65 MeV. Les spectres ont été obtenus à 9 angles laboratoire entre 20° et 160° et extrapolés et interpolés à 10 autres angles afin de couvrir le domaine angulaire de 0 à 180°. Le dispositif expérimental et les procédures d'analyse des données incluant les corrections et la normalisation sont présentées et discutées. Sur base des sections efficaces doublement différentielles obtenues, les sections efficaces différentielles en énergie et en angle ainsi que les sections efficaces totales de production et les coefficients KERMA partiels associés sont également déduits. La thèse présente également des comparaisons aux rares mesures existantes dans la littérature ainsi qu'aux calculs théoriques basés sur les codes de réactions nucléaires INCL3, GNASH et TALYS. Tandis que l'INCL3 se base sur la cascade intranucléaire, les deux autres codes intègrent le modèle optique et les modèles de réactions directes, de prééquilibre, de fission et de noyaux composés dans un unique schéma de calcul. Finalement, sur base de l'ensemble des résultats obtenus depuis une dizaine d'années par le groupe, une vue nouvelle des sections efficaces totales de production et des coefficients KERMA partiels en fonction de la masse de la cible est proposée.

La recherche du boson de Higgs ainsi que celle de nouvelle physique auprès du LHC requiert une excellente compréhension des processus du Modèle Standard du fait de leurs signatures expérimentales similaires. La capacité de mesurer le plus précisément possible l'énergie des objets reconstruits dans les détecteurs est par ailleurs primordiale à la fois pour effectuer des mesures de précision et pour accroître la sensibilité des analyses à des signaux de physique au-delà du Modèle Standard. Les travaux présentés dans cette thèse s'attachent à ces deux points par l'étude d'événements contenant un ou plusieurs jets associés à un boson Z avec le détecteur ATLAS. D'une part, ces événements sont utilisés pour améliorer la calibration en énergie des jets de faible impulsion transverse, d'une importance capitale pour les analyses utilisant le dénombrement de jets ou leur veto. D'autre part la section efficace différentielle de production de ces événements est mesurée en fonction de nombreuses observables et comparée à diverses prédictions théoriques. Ces mesures pourront être utilisées pour améliorer les prédictions qui servent de modèles de bruit de fond dans des analyses sur le boson de Higgs et de recherche de physique au-delà du Modèle Standard.

<p>The objective of this project is to study the production of Li, Be and B isotopes emitted in the interaction of 12C with 12C at incident energies of 200 and 400 MeV.<br /> The energies of these produced fragments were measured with a detector telescope consisting of two silicon detectors at the incident energy of 200 MeV while a third silicon detector was added for the measurements at 400 MeV.</p>

Two new methods for calculating the double differential scattering cross-section (DDSCS) in electron energy loss spectroscopy (EELS) have been developed, allowing for simulations of sample geometries which have been unavailable to earlier methods of calculation. The new methods concerns the calculations of the thickness function of the DDSCS. Earlier programs have used an analytic approximation of a sum over the lattice vectors of the sample that is valid for samples with parallel entrance and exit surfaces.The first of the new methods carries out the sum explicitly, first identifying the unit cells illuminated by the electron beam, which are the ones needed to be summed over. The second uses an approach with Fourier transforms, yielding a final expression containing the shape amplitude, the Fourier transform of the shape function defining the shape of the electron beam inside the sample. Approximating the shape with a polyhedron, one can quickly calculate the shape amplitude as sums over it’s faces and edges. The first method gives fast calculations for small samples or beams, when the number of illuminated unit cells is small. The second is more efficient in the case of large beams or samples, as the number of faces and edges of the polyhedron used in the calculation of the shape amplitude does not need to be increased much for large beams. A simulation of the DDSCS for magnetite has been performed, yielding diffraction patterns for the L3 edge of the three Fe atoms in its basis.